Кластер ESA помог услышать "хоровое" излучение

Орбитальная группировка спутников (кластер) Европейского космического агентства (ESA) помогла ученым обнаружить в магнитосфере Земли источники, влияющие на поведение радиационных поясов.

Спутниковые исследования 50-х годов показали, что Земля постоянно окружена двумя оболочками из заряженных частиц. Их назвали «радиационными поясами Ван Аллена» (Van Allen radiation belts). Внутренний пояс содержит стабильное число протонов. Внешний содержит больше электронов, число которых постоянно меняется. Заряженные электроны, а это один из видов радиации, представляют высокую опасность для оборудования и персонала космических аппаратов. Поэтому одной из главных задач исследователей было понимание того, что влияет на поведение внешнего радиационного пояса.

Долгое время этот механизм оставался загадкой. Ключом к разгадке стали две магнитные бури, произошедшие практически одна за другой в октябре и ноябре 2003 года. В результате часть пояса Ван Аллена была разрушена, но после заново сформировалась на ближнем к Земле расстоянии, в регионе, который считался относительно безопасным для спутников. При этом толщина пояса не изменилась, что противоречило существующей теории «радиационной диффузии». Согласно этой теории, влияние солнечной активности приводит к ускорению электронов, движущихся вдоль «эластичных» линий магнитного поля Земли, которое является естественным «щитом» Земли от космической радиации.

Исследователи из Европы и Америки под руководством доктора Ричарда Хорна (Richard Horne) из Оксфордского университета использовали данные, полученные от кластера и наземных станций в Антарктике, чтобы обнаружить иной источник ускорения электронов и увеличения пояса. Им оказались низкочастотные электромагнитные волны «звукового» диапазона. Они представляют собой дискретные элементы продолжительностью менее одной секунды. Эти волны самые интенсивные во внешней магнитосфере. Ученые подобрали для них название «хор», поскольку их можно сравнить с хором птиц на рассвете.

Теория «радиационной диффузии» все еще актуальна, поскольку солнечная активность также может влиять на перемещение пояса. Но до этого открытия некоторые ученые полагали, что силы «хорового» излучения недостаточно для преобразования внешнего радиационного пояса. Изучение причин, влияющих на поведение радиационных поясов, — очень важное направление. Например, приближение к Земле радиационного пояса может вывести из строя некоторые низкоорбитальные спутники, изначально не рассчитанные на работу в условиях жесткой радиации.